物理（lǐ）學家曾建立了（le）一個二維實驗係統，使其能夠研究理論上隻存在於四維空間的物理性質。來（lái）自美國賓（bīn）夕（xī）法尼亞州立大學、瑞士蘇（sū）黎世聯邦理工學院、匹茲堡大學（xué）和以色列霍隆理工學院的國際研究小組（zǔ）最近證明，在（zài）二維“波導”陣列中，光子的行為可（kě）與四維“量子霍爾效應”的預測相一（yī）致。該研究（jiū）論文發表在《自然》科學雜誌上（shàng），而德國（guó）另一研究小組的論文指出，類似的（de）機製可用來使超冷原子氣體展現四（sì）維量子霍（huò）爾（ěr）效應（yīng）。

    研究表明，可利用（yòng）光子穿過波（bō）導陣列模仿四維量子霍爾（ěr）物（wù）理。當電荷夾在兩個表麵之間時表現得像一個二維材料，而當這種材料冷（lěng）卻到接近（jìn）絕對零度並受到強磁場作用時，其能夠傳導的電量（liàng）“量子化”，即固定在一個自然常數上不能（néng）改變。即使材料有很多缺陷，但“霍爾電導”仍保持（chí）十分穩定，且量子霍爾效應非常普遍，許（xǔ）多不同材料在不（bú）同條件都會發生。

    為模擬（nǐ）四維空間（jiān），研究人員建造了波導陣列，每個波導（dǎo）是一根類似光纖的管子，利用強大激光在高品質（zhì）玻璃上（shàng）雕刻而成。研究（jiū）人員在同一塊玻璃上緊密地雕刻多個波導以形成（chéng）陣列，並使用新技術將“合成維（wéi）度（dù）”編碼到波導的位（wèi）置上，即通（tōng）過波導（dǎo）位置的複雜圖案展現高維坐標，將兩個額外的合成維度編（biān）碼到波導的複雜幾何結構中，將二維係（xì）統建模為四（sì）維（wéi）空間。研究人（rén）員隨後測量光（guāng）線是如何（hé）通過（guò）波導（dǎo）陣列的（de），發現其表（biǎo）現與四維量子霍爾（ěr）效應的預測完（wán）全相符。

    該研（yán）究的（de）觀察和超（chāo）冷原子觀測一（yī）起，第一次展示了高維（wéi）量子霍爾物理。未來（lái），更高維度的物（wù）理（lǐ）學不僅可以用來（lái）解釋“準晶”等合金材料，而且可以用作新（xīn）型光子器件的設計原理。